I det sidste år har læger og ingeniører set stor succes med at levere amputerede med meget kontrollerbare proteselemmer. DEKA "Luke Arm" giver for eksempel bæreren præcis kontrol til at spise med spisepinde - det er også den første bioniske arm, der er godkendt af FDA.
Relateret indhold
- Dette kunstige neurale netværk genererer absurde afhentningslinjer
Men kommunikation med disse kunstige lemmer er noget af en envejsgade. Brugere kan kontrollere arme, hænder og fødder gennem omhyggeligt designede forbindelser med eksisterende nerver og muskler, men de får ikke tilbagemeldinger fra den kunstige lem, som de ville gennem ægte hud. Det betyder, at de måske ikke ved, når noget rør varmt, ekstremt delikat eller ved at glide ud af deres greb.
Tidligere denne uge afslørede forskere fra Seoul National University og Cambridge, Massachusetts-baserede wearables-start MC10 deres løsning: en sensorladet polymer designet til at strække og føle sig som ægte, menneskelig hud, der kunne dække protesemaskiner og give brugerne en følelse af berøring i fremtiden. Holdet, ledet af Dae-Hyeong Kim, offentliggjorde sin forskning i tidsskriftet Nature Communications .
Den vigtigste innovation her er fleksibilitet - både hvad angår fysisk fingerfærdighed og række sensationer. I modsætning til sensorer, der bruges i tidligere anstrengelser, er Kims i stand til at bevæge sig og strække sig som hud. Tynde strimler af guld og silikone indlejret i en polymer, kaldet elastomer, udgør op til 400 sensorer pr. Kvadratmillimeter. Strimlerne er vævet til et gitter, som gør det muligt for materialet at strække sig med minimal risiko for brud. Et netværk af strækbare elektroder simulerer nerver. Sammen kan sensorerne registrere temperatur, fugtighed, tryk og fysisk belastning.
Ikke alle dele af materialet strækker sig lige så, da forskere ønskede at matche dets flex med variationer iboende i kroppen. "Nogle dele af hånden strækker sig kun flere procent, mens andre dele [strækker] mere end 20 procent, " forklarede Kim til LiveScience . På samme tid har forskellige områder af kroppen mere eller mindre flex; for eksempel er huden over et knæ mere fleksibel end på en hånd. Små varmeapparater inde i polymeren giver det varmen fra menneskelig hud.
Takket være det vævede design kan den nye smarte hud bøjes uden at rive. (Høflighed Kim, et al. / Nature Communications) Mens projektet er opmuntrende, siger eksperter, at det langt fra kan bruges endnu. "Denne bevis-af-koncept-demonstration er interessant, men der er meget hårdt arbejde, der er tilbage for at vise den robusthed og ydeevne, der er nødvendig for at oversætte denne enhed til anvendelige protetiske hænder, " Dustin Tyler, professor i biomedicinsk teknik ved Case Western Reserve Universitet, der er specialiseret i neurale grænseflader, fortalte MIT Technology Review .
Specifikt skal teamet finde ud af en måde at forbinde huden med et menneskes centrale nervesystem, så han eller hun kan opleve de fornemmelser, den giver. Prototypen interagerer med en rotts nervesystem gennem en række platinananuer, der er behandlet for at forhindre betændelse. Indtil videre har forskerne med succes demonstreret, at huden kan udløse en rottes sensoriske cortex, men kan ikke fortælle, hvilke sanser der udløses. De bliver nødt til at gå videre til test i større dyr næste gang, før de tager til menneskelige forsøg.
Kims arbejde har en konceptuel fornyelse af tidligere indsats, som generelt formidler en mening ad gangen. For eksempel var Tyler og kolleger i Cleveland Veterans Affairs Medical Center sidste år i stand til at formidle berøringsfølelsen gennem 20 sensorer i en protetisk hånd ved at forbinde enheden til nervebunter. Og tidligt i år brugte forskere ved det schweiziske føderale teknologiske institut en lignende metode til at give en amputatør mulighed for at skelne mellem objekternes form gennem berøring. I mellemtiden har et team ved Northwestern University med succes overført følelser af temperatur og vibrationer ved at bruge eksisterende muskler som sensoriske forstærkere.
Kim og hans team patenterede deres design, men de har ingen tidslinje på dette tidspunkt for at frigive den kunstige hud til offentligheden.
